В чем сущность эмбриональной индукции? Как она влияет на клеточную дифференцировку?

I Ситуационные задачи

При половом размножении организм развивается из зиготы, и все его клетки имеют одинаковый генотип. В период гистогенеза и органогенеза однородные клетки дифференцируются и отличаются по строению и функции.

Какие механизмы обусловливают клеточную дифференцировку?

Как осуществляется генетическая регуляция дифференцировки клеток?

Какие существуют экспериментальные док-ва сохранения в соматических клетках всех генов, заложенных в зиготе?

Приведите примеры видов взаимодействия клеток в период органогенеза.

В чем сущность эмбриональной индукции? Как она влияет на клеточную дифференцировку?

Детерминация - предопределение судьбы клетки, части зародыша, возникновение качественных различий между ними. Типы онтогенеза по времени проявления первой детерминации: мозаичный (развитие детерминировано с самого первого момента), регуляционный тип (детерминация в раннем эмбриогенезе после неск.дроблений).

Детерминация предшествует дифференцировке и морфогенезу, которые обычно начинаются после дробления, а именно в периоде гаструляции и органогенеза. Детерминация имеет место и на этих, более продвинутых фазах эмбрионального развития, но уже в значении более узкого предопределения конкретного зачатка органа или его части. Если в фазе яйца, зиготы или бластулы важнейшим фактором детерминации выступает овоплазматическая сегрегация, то начиная с периода гаструляции и дальше главное место занимают межклеточные и межзачатковые взаимодействия. Надо помнить тем не менее, что взаимодействие клеток начинается со стадии двух бластомеров. В основе взаимодействий лежат химические, физические и биологические процессы и явления (изменение в среде концентрации ионов, обмен молекулами, выделение в среду продуктов жизнедеятельности, электрические и механические взаимодействия, излучения, действия поля, контакты клеточных мембран).

Дифференцировка:

- это образование специализированных органов и тканей, обусловленное дифференциальной активностью генов (из лекции);

- это процесс, в результате которого клетка становится специализированной, т.е. приобретает химические, морфологические и функциональные особенности;

- это изменения, происходящие в клетке на протяжении одного, нередко терминального, клеточного цикла, когда начинается синтез главных, специфических для данного клеточного типа, функциональных белков;

- постепенное (на протяжении нескольких клеточных циклов) возникновение все больших различий и направлений специализации между клетками, происшедшими из однородных клеток одного исходного зачатка. Этот процесс непременно сопровождают морфогенетические преобразования, т.е. возникновение и дальнейшее развитие зачатков определенных органов в дефинитивные органы. Первые химические и морфогенетические различия между клетками, обусловливаемые самим ходом эмбриогенеза, обнаруживаются в период гаструляции. На самом деле дифференцируется не одна клетка, а группа сходных клеток. Примеров можно привести множество, так как в организме человека насчитывают порядка 220 различных типов клеток. Фибробласты синтезируют коллаген, миобласты — миозин, клетки эпителия пищеварительного тракта — пепсин и трипсин.

Зародышевые листки и их производные являются примером ранней дифференцировки, приводящей к ограничению потенций клеток зародыша. На схеме представлен пример дифференцировки мезодермы (по В.В.Яглову). Схема. Дифференцировка мезодермы.
INCLUDEPICTURE "http://bugabooks.com/pictures/books/biologiya1.files/image223.gif" \* MERGEFORMATINET

1.Механизмы регуляции развития (5):

- овоплазматическая согрегация – неравномерное распределение РНК, желтка в яйцеклетке, регулирующих в-в, рецепторов (гомеозисные гены определяют развитие частей тела, морфогены – развитие частей тела;

- контактное или дистатное взаимодействие клеток;

- эмбриональная индукция (Шлеман 1924г пересадка бластомер у тритона) – это влияние одного зачатка на другой, обеспечивающее его упорядоченное развитие, определяет время и место развития частей тела зародыша (индуктор – влияющий орган или зачаток, компетентный орган – воспринимает индуционные сигналы). Бывает: первичная (влияет на осевые органы), вторичная (..последующая), взаимная, контактная, каскадная и др.

- гормональная регуляция: начинается когда определяется пол организма (гормон роста-гипофиз, половые гормоны);

- нервная регуляция (если прервать нерв, напр, при формировании конечности – дальнейшего ее развития не будет).

2. и 3. Механизмы митоза и мейоза обеспечивают сохранение генетической информации. Т. Морган, опираясь на хромосомную теорию наследственности, предположил, что дифференцировка клеток в процессе онтогенеза является результатом последовательных взаимных влияний цитоплазмы и меняющихся продуктов активности ядерных генов. Таким образом, впервые прозвучала идея о дифферециальной экспрессии генов как основном механизме цитодифференцировки. Особенность регуляции генной активности у эукариот связана с образованием стойкого комплекса ДНК с белками — хроматина. Ведущая роль в компактизации ДНК принадлежит гистонам, поэтому они, несомненно, участвуют и в процессах регуляции генной активности.

В настоящее время собрано много доказательств того, что в большинстве случаев соматические клетки организмов несут полный диплоидный набор хромосом, а генетические потенции ядер соматических клеток могут сохраняться, т.е. гены не утрачивают потенциальной функциональной активности. Сохранение полного хромосомного набора развивающегося организма обеспечивается прежде всего механизмом митоза (возможные случаи соматических мутаций, возникающих, как исключение, во внимание не принимаем), количество ДНК в дочерних клетках не уменьшается, и что клетки разных тканей идентичны по нуклеотидным последовательностям.

Главный вывод, который вытекает из этого опыта, заключается в том, что наследственный материал соматических клеток способен сохраняться полноценным не только в количественном, но и в функциональном отношении, цитодифференцировка не является следствием недостаточности наследственного материала. Самым последним достижением в этой области является получение овечки Долли.

4.

????

5.Эмбриональная индукция — это взаимодействие частей развивающегося зародыша, при котором один участок зародыша влияет на судьбу другого участка. Явление эмбриональной индукции с начала XX в. изучает экспериментальная эмбриология. Классическими считают опыты немецкого ученого Г. Шпемана и его сотрудников (1924) на зародышах амфибий. Для того чтобы иметь возможность проследить за судьбой клеток определенного участка зародыша, Шпеман использовал два вида тритонов. Один из опытов заключается в следующем: кусочек зародыша из области дорсальной губы бластопора на стадии гаструлы тритона гребенчатого пересаживают на боковую или вентральную сторону гаструлы тритона полосатого. В месте пересадки происходит развитие нервной трубки, хорды и других органов. Развитие может достичь довольно продвинутых стадий с образованием дополнительного зародыша на боковой или вентральной стороне зародыша реципиента. Дополнительный зародыш содержит в основном клетки зародыша реципиента, но светлые клетки зародыша-донора тоже обнаруживаются в составе различных органов.

INCLUDEPICTURE "http://bugabooks.com/pictures/books/biologiya1.files/image227.gif" \* MERGEFORMATINET

Рис. Пересадка спинной губы от зародыша-донора на брюшную сторону зародыша-реципиента. А—схема опыта; Б—поперечный срез на стадии закладки двух комплексов осевых органов: 1—первичный зародыш, 2—вторичный, индуцированный зародыш.

Выводы:

- участок, взятый из спинной губы бластопора, способен направлять или даже переключать развитие того материала, который находится вокруг него, на определенный путь развития. Он как бы организует, или индуцирует, развитие зародыша как в обычном, так и в нетипичном месте;

- боковая и брюшная стороны гаструлы обладают более широкими потенциями к развитию, нежели их предполагаемое направление, так как вместо обычной поверхности тела в условиях эксперимента там образуется целый зародыш;

- достаточно точное строение новообразованных органов в месте пересадки указывает на эмбриональную регуляцию. Это означает, что фактор целостности организма приводит к достижению хорошего конечного результата из нетипичных клеток в нетипичном месте, как бы управляя процессом, регулируя его в целях достижения этого результата.

Г. Шпеман назвал спинную губу бластопора первичным эмбриональным организатором. Первичным потому, что на более ранних стадиях развития подобных влияний обнаружить не удавалось, а организатором потому, что влияние происходило именно на морфогенез. В настоящее время установлено, что главная роль в спинной губе бластопора принадлежит хордомезодермальному зачатку, который назвали первичным эмбриональным индуктором, а само явление, при котором один участок зародыша влияет на судьбы другого,— эмбриональной индукцией.

Ребенок постоянно играл в песочнице, посещаемой бродячими кошками для туалета. Через некоторое время у него внезапно повысилась температура тела, появились судороги, симптомы поражения мозга. В пунктатах красного костного мозга, лимфатических узлов обнаружились скопления мелких паразитов полулунной формы с заостренным передним концом.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: